[发明专利]发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明关于一种发光二极管芯片及其制造方法。

背景技术

发光二极管(LED)可广泛地应用于不同的产品中，例如可应用于平面显示装置、交通信号、照明设备等等。发光二极管芯片中活性层所发出的光线，可能因为发光二极管芯片中的光学路径不佳，导致所产生的光线无法有效地传递至外界，因此而降低光的取出率及发光效率。所以，如何提高发光二极管芯片中光线的取出率或发光效率，一直是发光二极管领域的重要技术议题。

M.Hao等人曾揭露一种利用高温蚀刻氮化镓(GaN)及蓝宝石基材(phys.stat.sol.(c)1，No.10，pp.2397-2400(2004))，以形成一粗糙面的技术。其中使用的技术是先形成一氮化镓(GaN)层于蓝宝石基材上，然后在高温(1180℃)下导入氢气使GaN受热分解，并同时诱发GaN蚀刻蓝宝石基材，而在蓝宝石基材表面上形成高密度的纳米等级的陨石坑(nano-craters)。但上述方法必需额外成长一GaN层，且进行蚀刻蓝宝石基材所需的时间较长，并不经济。

Ru-Chin Tu等人曾揭露使用一层薄的SiN中间层(interlayer)于n-GaN中的技术(Applied Physics Express 1，pp.101101-1-3(2003))，以提升磊晶质量与光取出率。但此一中间层厚度仅约为50nm至100nm，相较于近微米尺度的粗糙表面而言，其光散射效果并不显著。

Yasuo Ohba等人公开一种使用高质量氮化铝(AlN)为底材，以制造高效能紫外光LED的技术(Appl.Phys.Lett.，Vol.83，No.17，pp.3608-3610(2008))。但平滑的GaN/AlN接口无法有效提高LED芯片的光取出率。

另一先前技术揭露一种发光组件，其包含一具有漫射面的半导体发光迭层以及一透明粘结层。在此，漫射面是利用磊晶制程成长或以蚀刻方式形成，且透明粘结层的主要成分是由高分子材料所组成，用以将发光迭层与透光基板粘结在一起。在上述制程方式中，因为必须粘结两片基材，所以制造过程繁锁。此外，透明粘结层的主要成分为高分子材料，容易受热而劣化，所以发光组件的可靠度不易控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种发光二极管，俾能增加光取出率以及改善磊晶质量，而提升发光二极管的光学及电性效能。

本发明之另一目的是提供一种制造上述发光二极管的方法，其至少具有制程方式简单之优点。

本发明之另一态样是提供一种发光二极管，此发光二极管包括一基材、一氮化镓层、一粗化层、一磊晶层。其中该磊晶层包含一第一半导体层、一发光层以及一第二半导体层。前述粗化层配置于前述氮化镓层上，且前述粗化表面上具有不规则粗糙面。前述磊晶层配置于粗化层上，且前述磊晶层材料的折射率大于粗化层材料的折射率。

本发明之一态样是提供一种制造发光二极管的方法，此方法包括以下步骤。提供一基材；形成一缓冲层于此基材上；形成一氮化镓层于前述缓冲层上；低温形成一粗化层于前述氮化镓层上；形成一磊晶层于前述粗化层上，其中磊晶层材料之折射率大于粗化层材料之折射率。

下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1A至图1C和图1E为本发明之发光二极管在不同制造步骤时的剖面示意图。

图1D是图1C的顶视图。

图2是为本发明之光路径示意图。

图3是为低温下成长之氮化铝层表面的显微图片。

主要元件符号说明

发光二极管    100

基材            102

缓冲层          104

氮化镓层        106

粗化层          108

第一半导体层    110

发光层          112

第二半导体层    114

磊晶层          116

具体实施方式

图1A至图1C和图1E是本发明之发光二极管在不同制造步骤时的剖面示意图。